DE3111744A1

DE3111744A1 - Ueberdruckduese zur behandlung von bahnfoermigem material

Info

Publication number: DE3111744A1
Application number: DE19813111744
Authority: DE
Inventors: Vesa 20140 Turku Koponen; Yngve 20340 Turke Lindström
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1982-01-07
Also published as: FI60261C; US4384666A; FI60261B; CA1165340A; DE3111744C2; SE449234B; JPS6346199B2; SE8101927L; JPS56148992A

Description

1 1 1 7 L L Dipl.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 25. März 1981

DE 1114 / case FJ-8OO.989

Valmet Oy
Helsinki / Pinnland

Uberdruckdüse
zur Behandlung von bahnförmigem Material

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überdruckdüse zur Behandlung von Bahnen, die aus einem Düsenkasten besteht, der zwei entgegengesetzte Düsenspalten hat, die sich im oberen Teil eines durch die Innen- und Außenwände des Düsenkastens begrenzten Raumes befinden.

Die erfindungsgemäße Düse ist zum berührungslosen Tragen und Behandeln^ wie z. B. zum Trocknen, Beheizen und Kühlen, von Papier- und anderen fortlaufenden Bahnen bestimmt.

Vorrichtungen zur Gasblasung werden allgemein bei der Papierherstellung und -Veredlung verwendet. Das mit diesen Vorrichtungen zu blasende Gas wird mit verschiedenen Düsen ein- oder beidseitig an die Bahn geblasen, wonach es zur Neuverwendung oder Entfernung abgesogen wird.

Die bekannten Vorrichtungen zur berührungslosen Bahnbehandlung werden aus einer Reihe von Düsen gebildet, aus denen eine tragende Und trocknende Gasströmung auf eine Bahn gerichtet wird. Die bisher bekannten Düsen dieser Vorrichtungen können in zwei Gruppen aufgeteilt werden: in überdruckdüsen und in Unterdruckdüsen, wobei die Funktion bei den Überdruckdüsen auf dem Luftkissenprinzip und bei den Unterdruckdüsen darauf beruht, daß diese die Bahn an sich ziehen und deren Lauf stabilisieren. Die auf die Bahn gerichtete Zugkraft beruht bekanntlich auf einem in Richtung der Bahn verlaufenden Gasströmungsfeld, das einen statischen Unterdruck zwischen Bahn und Tragfläche der Düse bildet.

Sowohl bei über- und Unterdruckdüsen wird der sog. Coanda-Effekt zur Lenkung von Luft in eine gewünschte Richtung allgemein angewendet.

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Die auf die Bahn gerichtete Kraft bekannter Unterdruckdüsen ist relativ klein, weshalb Düsen dieser Art nicht zur Behandlung schwerer Bahnen und nicht in Fällen angewendet werden können, bei denen die Spannung der Bahn klein ist.

Unterdruckdüsen werden daher im allgemeinen bei Vorrichtungen verwendet, deren Länge 5 m nicht Überschreitet und bei denen zu beiden Seiten Führungswalzen zur Stützung der Bahn angeordnet sind.

Die auf die Bahn gerichtete Kraft der Uberdruckdüsen ist relativ groß. Mit Uberdruckdüsen können daher schwere und völlig ungespannte Bahnen behandelt werden. Die bekannten Uberdruckdüsen richten jedoch scharfe Strahlen im wesentlichen senkrecht auf die Bahn, wodurch sie so eine ungleichmäßige Verteilung des Wärmeübergangskoeffizienten in Längsrichtung der Bahn verursachen, was häufig zu Qualitätsschäden in der zu behandelnden Bahn führt.

Auch ist die Blaswirkung bekannter Uberdruclsdüsen instabil, so daß der Blasstrahl z.B. durch Einwirkung des Bahnverlaufs von der Blasöffnung direkt in den Saugbereich zwischen den Düsen umgelenkt wind-,' vwdurch ein Absinken des Wärmeübergangskoeffizienten und ein instabiler Lauf der Bahn verursacht wird.

Der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende S.tand der Technik geht z. B. aus der US-Patentschrift Nr. 3 549 070 sowie aus den SE-PatentSchriften Nr. 341 870 und 352 121 hervor. In diesen Patentschriften sind Düsen dargestellt, bei denen mit Hilfe des Coanda-Effekts versucht wird, die Blasstrahlen in Bahnrichtung zu lenken. Da die Ausgangsrichtung der Strahlen mit der Bahn einen Winkel von 90 bilden, erreichen die Strahlen die Bähnrichtung nicht, bevor sie sich von der Leitfläche der Düse gelöst haben. In der Studie von D.W. Mc Glaughin und I. Greber "Experiments on

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the Separation of a Fluid Jet from a Curved Surface" ( The American Society of Mechanical Engineers, Advances in Fluids, 1976)wurde erwiesen, daß ein aus einer Düse austretender Strahl imstande ist, bei Strömungsparametern von Düsenkonstruktionen einer bogenförmigen Fläche in einem Winkel von 45 bis 70 zu folgen, ohne abzureißen, und dabei ein Winkel von 70° nicht überschritten werden darf. Ein abgerissener Strahl prallt gegen die Bahn, wobei er an der Aufprallstelle eine Wärmeübergangskoeffizientenspitze verursacht und sich danach seinen Weg im Saugbereich zwischen den Düsen sucht, wobei der Bereich zwischen den Düsenspalten, d. h. der Bereich der sog. "Tragfläche", unbehandelt bleibt, was an dieser Stelle einen unzureichenden Wärmeübergang zur Folge hat.

Ein abreißender Strahl ist auch so instabil, daß er z. B. durch den Einfluß des Bahnverlaufs direkt in den Saugbereich zwischen den Düsen umkippen kann, ohne dabei auf die zu behandelnde Bahn zu treffen. Dabei berührt das geblasene Gas die Bahn überhaupt nicht und der Wärmeübergang verringert sich. Diese Erscheinung wird auch in der US-Patentschrift Nr. 3 549 070 beschrieben. Ein sich in dieser Weise instabil verhaltender Strahl verursacht außer einem verringerten Wärmeübergangskoeffizienten auch Störungen im Bahnverlauf, was seinerseits oft ein Festsetzen der Bahn an den Düsenflachen verursacht.

Bei der in der US-Patentschrift Nr. 3 452 447 dargestellten Düsenkonstruktion wird der Coanda-Effekt zur Lenkung von Strahlen überhaupt nicht angewendet, sondern in diesem Fall ist der Düsenspalt so gebaut, daß der Strahl schon fertig ausgerichtet ist, wenn er aus dem Düsenspalt austritt. Aufgrund-einer großen senkrecht auf die Bahn gerichteten StrömungsRomponenten und des Überdrucks im Bereich zwischen den Düsenspalten verhält sich diese Düse genauso ' wie die vorher genannten bekannten Düsen, was durch Wärme-5 Übergangsmessungen leicht feststellbar ist.

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Der Zweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Überdruckdüse zu schaffen, bei der die im vorstehenden behandelten Nachteile verhindert werden. Zur Erreichung dieser und später deutlich werdender Ziele ist für die Erfindung im wesentlichen charakteristisch, daß die Düsenspalten so zur Düsenfläche angeordnet sind, daß die Gasstrahlen ohne abzureißen der Düsenfläche folgen, die derart bzw. so stark gekrümnt ist, daß zwischen den Düsenspalten eine Vertiefung entsteht, die als Beruhigungszone dient, in der die entgegengesetzt ausströmenden Gasstrahlen aufeinandertreffen, wobei sie über eine wesentliche Strecke in Laufrichtung der Bahn ein Luftkissen bilden, das die Bahn trägt.

Bei der erfindungsgemäßen Düse konnten die Mängel der vorstehend beschriebenen Düsen - Umkippen der Blasstrahlen und starker Abfall des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen den Düsen - vermieden werden. Ein Düsenspalt wird so an einer bogenförmigen Düsenfläche angeordnet, daß der Strahl ohne abzureißen der Düsenfläche folgt, die so im Bogen geführt wird, daß sich zwischen den Düsenspalten eine Vertiefung, die sog, Beruhigungszone, bildet, in der die entgegengesetzten Strahlen aufeinandertreffen, wodurch in Längsrichtung der Bahn ein über eine lange Strecke reichendes die . Bahn tragendes Luftkissen gebildet wird. Der Wärmeübergangskoeffizient wird dank der Erfindung auch zwischen den Düsenspalten vergleichbar gut. Da auf die Bahn keine scharfen Strahlen gerichtet sind und da ein Umkippen der Strahlen aufgrund der vollständigen Ausrichtung der Strahlen verhindert wird, wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Düsen ein gleichmäßiger und nicht flatternder Lauf der Bahn erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf ein in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel, auf dessen Einzelheiten die Erfindung nicht begrenzt ist, ausführlich beschrieben.

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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer

Düse in perspektivischer Darstellung.

Fig. 2 zeigt die Geometrie einer Düse nach Fig. 1.

Die Düse nach Fig. 1 und 2 besteht aus einem Düsenkasten, aus dessen Innenraum 10 ein zu blasendes Gas durch Öffnungen 11 in Seitenräume 12 und 13 der Düse geführt wird, die von den Innenwänden 14, 15 und Außenwänden 20 und 21 der Düse begrenzt werden. Die Innenwände 14 und 15 sind im oberen Teil z. B. im wesentlichen in Form eines Kreisbogens (Radius R₁) und danach z. B. im wesentlichen in Form eines Kreisbogens (R₂J zueinander hin gebogen. Dadurch entsteht ein Tragfläche 16, über die die Bahn W in Richtung B (im Abstand Δ) läuft. Die gegeneinander gerichteten ebenen Teile 22, 23 der Außenwände 20, 21 begrenzen zusammen mit den bogenförmigen Teilen (Radius R₁) der Innenwände 14 und 15 die Düsenspalten 17 und 18. Die Düsenspalten 17 und 18 sind zweckmäßig im Bereich des Winkels 0( an den bogenförmigen Teilen der Wände 14 und 15 angeordnet. Der Winkel c< ist der Winkel zwischen der Austrittsrichtung S der aus den Düsenspalten 17 und 18 ausströmenden Gasstrahlen und der Ebene von Bahn W und gleichzeitig der Biegewinkel der Gasstrahlleitfläche von der Äüstrittsöffnung der Düsenspalten 17, 18 bis zur Ebene L-L. Die theoretische Ebene L-L begrenzt gleichzeitig die unter ihr befindliche Vertiefung 19, die erfindungsgemäß als Beruhigungszone dient, in der die in entgegengesetzten Richtungen strömenden Gasstrahlen V₁ aufeinandertreffen, wodurch in Laufrichtung B der Bahn W ein über eine wesentliche Strecke reichendes die Bahn W tragendes Luftkissen gebildet wird. Im Bereich der Vertiefung 19 ist der Bogenradius R_ der Tragfläche 16 zweckmäßig wesentlich größer als der Bogenradius R₁ der Leitflächen.

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Wesentlich ist bei der Erfindung, daß der genannte Winkel oC so gewählt ist, daß ein Abreißen der Strömungen P₁ von der bogenförmigen Fläche 16 nicht erfolgt, bevor sich die Strahlen v- vollständig in die Richtung der Bahn W gerichtet haben. Die im Bereich der Vertiefung 19 aufeinander zu strömenden Strahlen V₁ treffen aufeinander und über der Tragfläche 16 bildet sich ein verhältnismäßig breites die Bahn W tragendes Luftkissen. Der Wärmeübergangskoeffizient bleibt dank der im Bereich der Vertiefung 19 entstehenden Wirbelung auch im Bereich zwischen den Düsenspalten 17 und 18 gut.

Der im verstehenden genannte Winkel o( der Leitfläche beträgt
15

beträgt höchstens 70° und am zweckmäßigsten ca. 40° bis 60°

In Fig. 2 ist die senkrechte Mittelebene A-A eingetragen, die durch den Grund der Vertiefung 19 der Tragfläche 16 verläuft. Die Konstruktion der in den Figuren dargestellten Überdruckdüse ist bezüglich der Mittelebene A-A symmetrisch. Natürlich kann die Erfindung in bestimmten Spezialfällen auch durch unsymmetrische Lösungen zur Ausführung kommen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Uberdruckdüse zur Behandlung von Bahnen (W), die aus einem Düsenkasten hesteht, der zwei entgegengesetzte Dü-

.5 senspalten (17,13) besitzt, die sich im oberen Teil eines durch die Innenwände (14, 15) und Außenwände des Düsenkastens begrenzten Raumes (12, 13) befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenspalten (17, 18) so Äür Düsenfläche (16) angeordnet sind, daß die Gasstrahlen (V₁) ohne abzureißen der Düsenfläche (16) folgen, die äerajrt gekrümmt ist, daß zwischen den Düsenspalten eine Vertiefung (19) entsteht, die als Beruhigungszone dient, in der die entgegengesetzt ausströmenden Gasstrahlen (V₁) aufeinandertreffen, wobei sie über eine wesentliche Strecke in Laufrichtung (B) der Bahn

(W) ein Luftkissen bilden, das die Bahn (W) trägt.

2. Überdruckdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (oO zwischen Austrxttsrichtung (s») des Strahles und Laufrichtung der Bahn (W) höchstens 70°, am zweckmäßigsten ca. 40 bis 60° beträgt.

3. Überdruckdüse nach Anspruch 1 und 2, deren Austrittsöffnungen der Düsenspalten (17, 18) an einer bogenförmigen (R.) Leitfläche der Wand eines Düsenkastens angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich nach den genannten bogenförmigen (R₁) Leitflächen eine Tragfläche (16) fortlaufend und gleichförmig übergehend, zweckmäßig in Form eines Kreisbogens (R_?) in Richtung des Innenraumes (10) einwölbt.

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Deutsche Bank (München] Klo 51/61070

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4. Uberdruckdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogenradius (R₂) der Tragfläche (16) im Bereich genannter Vertiefung (19) wesentlich größer ist als

5 der Bogenradius (R,.) der Leitfläche, die auf die Düsenspalten (17, 18) folgt,

5. uberdruckdüse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge-Q kennzeichnet, daß die Konstruktion bezüglich ihrer Mittelebene (A-A) symmetrisch ist.

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